Webb fait la première détection d’une molécule de carbone cruciale

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Une équipe de scientifiques internationaux a utilisé le télescope spatial James Webb de la NASA pour détecter pour la première fois un nouveau composé de carbone dans l’espace. Connue sous le nom de cation méthyle (CH3+), cette molécule est importante car elle aide à former des molécules à base de carbone plus complexes. Le cation méthyle a été détecté dans un jeune système stellaire, qui possède un disque protoplanétaire appelé d203-506, qui se trouve à environ 1 350 années-lumière dans la nébuleuse d’Orion.

Les composés de carbone forment les éléments constitutifs de toute vie connue et, en tant que tels, sont particulièrement intéressants pour les scientifiques qui cherchent à comprendre comment la vie s’est développée sur Terre et comment elle pourrait potentiellement se développer ailleurs dans notre univers. L’étude de la chimie organique interstellaire (contenant du carbone), que Webb ouvre de nouvelles manières, est un domaine de grande fascination pour de nombreux astronomes.

On suppose que le CH3+ est particulièrement important car il réagit facilement avec une grande variété d’autres molécules. En conséquence, il agit comme une “gare” où une molécule peut rester pendant un certain temps avant d’aller dans l’une des nombreuses directions différentes pour réagir avec d’autres molécules. En raison de cette propriété, les scientifiques soupçonnent que le CH3+ est la pierre angulaire de la chimie organique interstellaire.

Les capacités uniques de Webb en ont fait un observatoire idéal pour rechercher cette molécule cruciale. L’exquise résolution spatiale et spectrale de Webb, ainsi que sa sensibilité, ont contribué au succès des travaux de cette équipe. En particulier, la détection d’une série de raies clés d’émission de CH3+ obtenue par Webb a consolidé cette découverte.

“Cette détection valide non seulement l’incroyable sensibilité de Webb, mais confirme également l’importance centrale du CH3+ dans la chimie interstellaire, comme cela a été postulé”, a déclaré Marie-Aline Martin-Drumel de l’Université Paris-Saclay en France, qui est membre de l’équipe scientifique.

Bien que l’étoile du système d203-506 soit une petite naine rouge, ce système est bombardé par une forte lumière ultraviolette (UV) provenant d’étoiles chaudes, jeunes et massives proches. Les scientifiques pensent que la plupart des disques de formation de planètes traversent une période de rayonnement UV intense car les étoiles ont tendance à se former en amas qui comprennent souvent des étoiles massives produisant des UV.

Cette image prise par la caméra infrarouge proche de Webb (NIRCam) montre une partie de la nébuleuse d’Orion connue sous le nom de barre d’Orion. Il s’agit d’une région où la lumière ultraviolette énergétique de l’amas Trapezium – situé à l’extérieur du coin supérieur gauche – interagit avec des nuages ​​​​moléculaires denses. L’énergie du rayonnement stellaire érode lentement la barre d’Orion, ce qui a un effet profond sur les molécules et la chimie des disques protoplanétaires qui se sont formés autour des étoiles naissantes à cet endroit.
Crédit : ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb) et l’équipe PDRs4All First Scientific Observations

On s’attend généralement à ce que le rayonnement UV détruise des molécules organiques complexes, auquel cas la découverte de CH3+ peut sembler surprenante. Cependant, l’équipe prédit que le rayonnement UV pourrait en fait fournir la source d’énergie nécessaire pour que le CH3+ se forme en premier lieu. Une fois formée, cette molécule favorise d’autres réactions chimiques pour former des molécules de carbone plus complexes.

Cette image de l’instrument à infrarouge moyen de Webb (MIRI) montre une petite région de la nébuleuse d’Orion. Au centre de cette vue se trouve un jeune système stellaire avec un disque protoplanétaire appelé d203-506. Une équipe internationale d’astronomes a détecté pour la première fois une nouvelle molécule de carbone connue sous le nom de cation méthyle dans d203-506.
Crédit : ESA/Webb, NASA, CSA, M. Zamani (ESA/Webb) et l’équipe PDRs4All First Scientific Observations

D’une manière générale, l’équipe note que les molécules qu’ils observent dans d203-506 sont très différentes des disques protoplanétaires typiques. En particulier, ils n’ont pu détecter aucun signe d’eau.

« Cela montre clairement que le rayonnement ultraviolet peut complètement modifier la chimie des disques protoplanétaires. Il pourrait en fait jouer un rôle critique dans les premiers stades chimiques des origines de la vie”, a expliqué Olivier Berné, du Centre national de la recherche scientifique à Toulouse, qui est l’auteur principal de l’étude.

Ces résultats, qui appartiennent au programme PDRs4ALL First Scientific Observations, ont été publiés dans la revue Nature.

Le télescope spatial James Webb est le premier observatoire scientifique spatial au monde. Webb résoudra les mystères de notre système solaire, verra au-delà des mondes lointains autour d’autres étoiles et explorera les structures et les origines mystérieuses de notre univers et notre place dans celui-ci. Webb est un programme international piloté par la NASA avec ses partenaires : l’ESA (Agence Spatiale Européenne) et l’Agence Spatiale Canadienne (ASC).